机械手臂说明书.doc

二、手臂的设计2.1、手臂伸缩的设计计算手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。 根据液压缸运动时所需克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的限力，来确定液压缸所需的驱动力。手臂的伸缩速度为250mm/s行程L=300mm液压缸活塞的驱动力的计算 式中 一一摩擦阻力。手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力。若是导向装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。 一一密封装置处的康擦阻力; 一一液压缸回油腔低压油掖所造成的阻力; 一一起动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。 、的计算如下。2.1.1、的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据具体情况进行估算。图4-15为双导向杆导向，其导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩缸的两侧，启动时，导向装置的摩擦阻力较大，计算如下: 由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。 得 式中参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算=+=(80+60+60+250)N=450N L手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离(m),L=100mm a导向支承的长度,a=150mm; 一一当量摩擦系数，其值与导向支承的截面形状有关。 对子圆柱面: 取=1.5 摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时: 钢对青铜: 取=0.10.15 钢对铸铁: 取=0.180.3 取=0.15 , =0.18代入已知数据得=405N2.1.2、的计算同的密封圈其摩擦阻力不同，其计算公式如下:(1)“O”形密封圈当液服缸工作压力小于10Mpa. 活寒杆直径为液压缸直径的一半，活塞与活塞杆处都采用“O”形密封圈时，液压缸密封处的总的摩擦力为:式中 F为驱动力， P工作压力(Pa); P 15d时，一般应进行稳定性校核。稳定性条件可表示为式中临界力（N），可按材料力学有关公式计算。安全系数，=24取=42.3.3、大柔度杆的临界力当时，临界力为=式中为活塞杆的计算柔度（柔度系数）， L为活塞杆的计算长度（m），油缸支承情况和活塞杆端部支承情况不同，活塞杆计算长度不同，见表46； i为活塞杆横截面的惯性半径（m）,J为活塞杆截面对中性轴的惯性矩（）E为弹性横量，E=210GPa为长度折算系数，见表46；为特定的柔度值，=，为比例极限。=，故活塞杆的稳定性满足条件。2.3.5、油缸端盖的连接方式及强度计算保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距，进而决定螺钉的数目。缸的一端为缸体与缸盖铸造成一体，另一端缸体与缸盖采用螺钉连接。(1)缸盖螺钉的计算为保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距，进而决定螺钉的数目在这种连接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力为工作载荷Q和预进力之和。式中：P驱动力NP工作压力MpaZ螺钉数目，取4预紧力N=K，K=1.5-1.8螺钉的强度条件为：式中：=1.3,计算载荷（N），螺钉内径取=6mm。表3-1 螺钉间距与压力p的关系工作压力（）螺钉间距（mm）0.51.51501.52.51202.55.01005.01080 抗拉许用应力(Mpa)，螺纹内径（mm）表4-7常用螺钉材料的流动极限 （）钢号10A2A3354540cr210220240320360650-900(2)缸体螺纹计算 (3.23)式中， D油缸内径考虑螺纹拉应力和扭应力合成作用系数取=1.3。故螺纹内径d1=4mm 符合要求。